Новые функциональные материалы, в том числе наноструктурированные, перспективные к применению в области электрохимических устройств сохранения и преобразования энергии

Отчет 122 с., 38 рис., 11 табл., 229 источн. НАТРИЙ-ИОННЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ, АНОД, ТРИТИТАНАТ НАТРИЯ, ТВЕРДЫЙ УГЛЕРОД, ДОПИРОВАНИЕ, ЭЛЕКТРОННЫЙ ПАРАМАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС, ЗАРЯДОВАЯ КОМПЕНСАЦИЯ, МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОРБИТАЛИ, ЯДЕРНЫЙ МАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС 19F, ИОННАЯ ПРОВОДИМОСТЬ, ФТОРИДЫ Целью работы является разработка методов и развитие моделей для создания новых функциональных материалов для электрохимических устройств накопления и преобразования энергии. Объектами исследований являются: анодные материалы для натрий-ионных аккумуляторов на основе допированного медью трититаната натрия и допированного молибденом неграфитизируемого углерода, ионные проводники на основе фторидоцирконатов и композитов из дифторидов олова и свинца. В рамках работы с использованием комплекса методов физико-химического анализа выполнялись экспериментальные исследования обозначенных материалов с целью установления взаимосвязи между условиями их получения и свойствами. В результате исследования впервые аттестованы для натрий-ионных аккумуляторов анодные материалы на основе медьсодержащей производной трититаната натрия и допированного молибденом твердого углерода. Установлено, что допирование медью способствует увеличению удельной емкости Na2Ti3O7 при высоких токовых нагрузках в 2,0–2,5 раза. Показано, что допирование молибденом позволило снизить температуру структурообразования неграфитизируемого углерода по сравнению с аналогами (обычно выше 1300 °С) и получить целевой продукт уже при 1050 °С. Проведен систематический обзор научных публикаций об известных на сегодняшний день ионпроводящих кристаллических фтористых соединениях циркония. Выполнен анализ взаимосвязи между строением, наличием и особенностями фазовых переходов, с одной стороны, и характером ионной подвижности и электропроводности, с другой, для данных соединений. В рамках работы получен новый флюоритовый твердый раствор состава 16PbF2 84SnF2. Величина удельной проводимости 16PbF2 84SnF2 (5·10‒3 См/см при 390 K) позволяет рассматривать его в качестве основы для получения функциональных материалов. Степень внедрения – получены лабораторные образцы указанных материалов, на основе допированного медью Na2Ti3O7 подготовлены лабораторные макеты аккумуляторов типоразмера CR2032, проведены испытания их основных характеристик.